無末葉窗口轉子的預扭動葉片裝配工藝研究

李新杰，許雄國

(上海電氣電站設備有限公司汽輪機廠，上海 200240)

上海汽輪機廠制造的超超臨界汽輪機機組通流部分的動葉片設計廣泛采用了預扭T型葉根整體圍帶的結構形式。這種形式的動葉片需設計單獨的末葉片，葉片穿過末葉窗口直接插入到轉子上，然后鉆攻騎縫螺釘孔，用騎縫螺釘對末葉片進行固定[1-3]。這不但增大了設計工作量，還增加了轉子輪槽的制造成本。而且，對于運行后的返修轉子，通常需要對舊葉片進行破壞性拆除，安裝新葉片后，直接在原有騎縫螺釘孔上進行擴孔，而騎縫銷孔的擴大會影響轉子的壽命，且不能進行多次擴孔。因此，目前上海汽輪機廠開發了一種新型無末葉窗口轉子的預扭動葉片裝配方法，已獲得了發明專利授權[4]。

無末葉窗口轉子的預扭動葉片與常規動葉片相比，具有完全不同的裝配方法。本文從工藝方法、工裝、檢驗測量等方面對其裝配工藝進行了分析研究，為今后同類型轉子的裝配投產奠定了基礎。

1 葉片結構及裝配特點

無末葉窗口轉子的預扭動葉片裝配示意圖如圖1所示。

圖1 無末葉窗口轉子的預扭動葉片裝配

與常規預扭T型葉根動葉片相比，該新型葉片具有以下特點：

1)整級動葉片均為標準葉片，無末葉片，無加厚葉片，轉子輪槽上無末葉窗口。

2)在相鄰2個葉片的葉根之間安裝間隔片，間隔片的形狀與葉根型線一致。間隔片分為整體、兩半式、三片式三種形式，通過使用不同厚度的間隔片來保證整圈動葉片的裝配封口。

3)在葉根與轉子輪槽之間采用帶狀墊片撐緊，葉根與底部墊片之間的間隙最大為0.05 mm。

2 裝配工藝方案

由于轉子上沒有設置末葉窗口，因此采用一銅質楔形塊作為起始定位。同時，采用工藝墊片替代間隔片的形式進行試裝，來計算封口所需不同厚度間隔片的數量。

對于單級整圈動葉片，擬定的裝配道序如圖2所示。

圖2 無末葉窗口轉子的預扭動葉片裝配

3 工藝要點分析

3.1 試裝檢查

正式裝配前對所有葉片、工藝墊片及間隔片進行試裝檢查，具體要求如下：

1)所有葉片應與輪槽試裝，自由無卡澀，否則應對輪槽或葉片中間體進行修磨，以消除各種加工誤差的影響；

2)檢查工藝墊片和間隔片是否能插入輪槽，自由無卡澀；

3)試裝葉片，測出所需底部墊片的厚度，一般墊片最多3層，最厚的墊片應放在最上面，墊片之間不允許有搭接。

3.2 葉片裝配

3.2.1 葉片定位

轉子輪槽上沒有末葉窗口，因此安裝時不能像常規T型葉根動葉那樣靠末葉片來定位。本文的研究設計了一個銅質楔形塊，如圖3所示。

圖3 銅質楔形塊

3.2.2 葉片安裝

由于沒有加厚葉片和末葉片，因此整圈葉片的封口靠配備不同厚度的間隔片來完成。間隔片的厚度有三種不同的規格尺寸，第一次試裝時，全部采用工藝墊片替代，工藝墊片的厚度略小于最小間隔片的厚度。

將首支葉片旋轉一定角度后裝入輪槽，并將葉片推向銅質楔形定位塊，然后依次裝入工藝墊片和葉片，直至所有葉片裝配完畢。測量首葉片和最后一支葉片葉根處的開檔L1，示意圖如圖4所示。然后，通過計算獲得理論上每個間隔片的厚度。

圖4 測量首末葉片葉根處開檔

根據上述計算結果，確認所需的三種規格的產品間隔片的數量，按試裝時的反方向依次安裝產品間隔片，用以替換工藝墊片。首先安裝中等厚度的間隔片，替換約一半的工藝墊片后，重復測量剩余首末葉片葉根處的開檔L2，通過再次計算，獲得封口所需剩余間隔片的平均厚度。

根據上述結果重新計算需要安裝不同規格間隔片的數量。當葉片開檔間隙小到不能裝入整體間隔片時，則裝入兩半式間隔片，如圖5所示。

圖5 兩半式間隔片

3.2.3 葉片封口

用最后的鎖緊間隔片來保證葉片的封口鎖緊。三片式鎖緊間隔片及沖鉚示意圖如圖6所示。裝入三片式的鎖緊間隔片，然后對中間銷子進行沖鉚鎖緊。由于葉片之間空間很小，必須設計專用的沖鉚工裝。

圖6 三片式鎖緊間隔片及沖鉚

3.3 測量檢驗

為了檢驗裝配質量是否合格，分別對葉片圍帶扭轉量、圍帶間隙及葉片中間體處間隙進行測量，如圖7所示。測量結果滿足圖紙設計要求。

圖7 測量檢查

4 結 論

無末葉窗口轉子的預扭動葉片裝配工藝的重點在于通過使用間隔片的方式使得葉片封口，其難點是計算確定不同厚度產品間隔片的數量，以及封口處間隔片的沖鉚。本文通過對無末葉窗口轉子的預扭動葉片的結構進行研究，提出了裝配方案，并從工藝要點、工裝、測量檢驗等方面進行了詳細闡述。通過試裝和理論計算完成了整圈動葉片的裝配，裝配結果滿足圖紙設計要求。本文的研究實踐為后續正式的轉子動葉片的裝配積累了寶貴經驗。